NGHIÊN cứu THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG của góc ĐÁNH lửa đến TÍNH NĂNG ĐỘNG cơ ĐÁNH lửa CƯỠNG bức KHI sử DỤNG NHIÊN LIỆU XĂNG PHA 30% BUTANOL

Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC ĐÁNH LỬA
ĐẾN TÍNH NĂNG ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC KHI SỬ DỤNG
NHIÊN LIỆU XĂNG PHA 30% BUTANOL
EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECTS OF SPRARK ADVANCE ON THE
PERFORMANCE OF SPARK-IGNITION ENGINES WHEN USING GASOLINE
FUEL BLEND 30% BUTANOL
Tấn Tiến, 1bPhan Minh Đức, 1cTrần Văn Nam, 2dĐặng Thế Anh
1
Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng
2
Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế
a
b
c
; ; ;
1aHuỳnh

TÓM TẮT
Nghiên cứu khả năng ứng dụng nhiên liệu sinh học phối trộn butanol với xăng RON92
sử dụng cho động cơ ô tô góp phần giải quyết các khó khăn do gia tăng áp lực lên nguồn
nhiên liệu hóa thạch và mở ra một hướng phát triển lâu dài về sản xuất nhiên liệu sinh học.
Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu đánh giá sự ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến
tính năng kỹ thuật, kinh tế và sự phát thải CO và HC trong khí thải của động cơ đánh lửa
cưỡng bức SEAT System Porsche kiểu 021-A-2000 hoạt động ở các chế độ ổn định, dùng
hỗn hợp nhiên liệu Bu30 gồm 70% thể tích xăng RON92 và 30% thể tích butanol, mức ga
30%, 45% và 60%. Kết quả nghiên cứu cho thấy, động cơ hoàn toàn có khả năng hoạt động
với hỗn hợp nhiên liệu Bu30 này. Khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu này cần điều chỉnh tăng góc
đánh lửa sớm: tăng 9 độ so với giá trị thiết kế khi động cơ hoạt động ở mức ga 30% và 45%,
tăng 6 độ so với giá trị thiết kế khi động cơ hoạt động ở mức ga 60%; để đạt được công suất

và mô men cao nhất, suất tiêu hao nhiên liệu thấp nhất và nồng độ CO và HC trong khí thải
thấp nhất trong số các giá trị góc đánh lửa sớm thực nghiệm.
Từ khóa: butanol, nhiên liệu sinh học, góc đánh lửa, phối trộn nhiên liệu, góc đánh lửa
tối ưu

ABSTRACT
The study on usability blending biofuels RON92 with butanol used for automobile
engines contributes to solving the problems caused by increased pressure on fossil fuel
resources and opening a long term development on the production of biofuels. This paper
presents the results of studies assessing the impact of the ignition angle to technical, economic
features, and CO and HC emissions in the exhaust of the engine SEAT System Porsche 021A-2000 operating in stable modes, using a mixture of Bu30 with 70% of RON92 gasoline
volume and 30% of butanol volume, 30%, 45% and 60% of gas levels. The study results
showed that the engine is fully capable of operating with this fuel mixture Bu30. When this
fuel mixture is used, increases on ignition angle should be adjusted: 9 degrees with respect to
the design value when the engine is operating at 30% gas and 45%, an increase of 6 degrees
with respect to the design value when motor operating at 60% of gas level; to achieve power
and highest torque, lowest fuel consumption, and lowest concentrations of CO and HC in the
emissions among the experimental sprark advance.
Keywords: butanol, biofuels, sprark angle, blending fuel, optimized ignition angle

443


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay các nước trên thế giới đang có xu hướng tìm kiếm và sử dụng các nguồn nhiên
liệu sinh học, có khả năng tái tạo để hạn chế ô nhiễm môi trường sống, đồng thời thay thế
nguồn nhiên liệu hóa thạch đang cạn kiệt dần.
Trong số các loại nhiên liệu sinh học, butanol được một số nhà nghiên cứu xem xét,
đánh giá là một sự thay thế cho nhiên liệu xăng truyền thống. Xét về khả năng dùng làm nhiên

liệu, butanol có một số ưu điểm so với các loại nhiên liệu cồn khác như ethanol và methanol
[1]. Nhiệt trị của butanol là khoảng 83% so với xăng, trong khi là 65% và 48% đối với ethanol
và methanol. Butanol ít hút ẩm hơn so với methanol, ethanol và propanol. Những loại cồn
thấp cacbon hơn có thể tan nhiều trong nước, trong khi đó butanol rất ít tan trong nước.
Butanol ít ăn mòn hơn ethanol, có thể được vận chuyển bằng đường ống hiện có và an toàn
hơn nhiều so với các loại cồn thấp cacbon hơn, do điểm sôi và điểm nóng chảy tương đối cao.
Việc sử dụng butanol làm nhiên liệu ô tô đã được bắt đầu nghiên cứu trong những năm
gần đây. Có một số công bố thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng hỗn hợp nhiên
liệu diesel và n-butanol về tính năng động cơ, quá trình cháy và phát thải của động cơ [2-5].
Các công bố này cho thấy kết quả khả quan của việc sử dụng diesel-butanol cho động cơ.
Xu hướng nghiên cứu và sử dụng butanol cho động cơ đốt trong trên thế giới và Việt
Nam như hiện nay cho phép trong tương lai chúng ta có thể có thêm nhiều sản phẩm nhiên
liệu sinh học hơn nữa nhằm giải quyết vấn đề cạn kiệt nhiêu liệu truyền thống và ô nhiễm môi
trường [6]. Tuy vậy, khi sử dụng butanol đòi hỏi phải có một số thay đổi so với động cơ dùng
xăng truyền thống. Nghiên cứu này xác định góc đánh lửa tối ưu khi sử dụng hỗn hợp 70%
xăng RON92 với 30% butanol theo thể tích (ký hiệu Bu30) trên động cơ đánh lửa cưỡng bức,
nhằm mục đích góp phần đưa butanol trở thành một sản phẩm nhiên liệu sinh học được sử
dụng nhiều trong tương lai.
2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
2.1. Động cơ thực nghiệm
Động cơ thực nghiệm là loại động cơ Single Overhead Cam I-4 1.5L SOHC, được lắp
trên ô tô Seat Malaga 1.5 do hãng SEAT System Porsche sản xuất, đây là kiểu động cơ sử
dụng bộ chế hòa khí và hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ loại nam châm vĩnh
cửu có các thông số kỹ thuật cụ thể sau:
Bảng 1. Thông số của động cơ thực nghiệm
Tên thông số
Ký hiệu
Thứ nguyên
Kiểu động cơ
021-A-2000

Nhiên liệu sử dụng
Xăng
Công suất có ích cực đại
N emax /n
[kW]
Mô men có ích cực đại
M emax /n
[N.m]
Số vòng quay không tải
n
[v/ph]
Tỷ số nén
ε
Dung tích
[cm3]
Đường kính xy lanh
D
[mm]
Hành trình pít tông
S
[mm]
Số xy lanh
Số kỳ
τ
Thứ tự làm việc của động cơ
1-3-4-2
Góc đánh lửa sớm (đặt ban đầu khi động cơ dừng)
[o]
θ
444

Giá trị

63/5600
116/3500
850
10,5
1461
86,4
63,9
4
4
7o BTDC


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Động cơ 021-A-2000 sử dụng hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ loại
nam châm vĩnh cửu (hình 1.).

Hình 1. Hệ thống đánh lửa bán dẫn dùng cảm biến điện từ loại nam châm vĩnh cửu
2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Sơ đồ bố trí thí nghiệm như trình bày trên hình 2.

Hình 2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
2.3. Lắp đặt băng thử và động cơ
Hình 3 mô tả bố trí và ghép nối
động cơ thí nghiệm SEAT System
Porsche với băng thử thủy lực kiểu
Froude DPX3 tại phòng thí nghiệm động
cơ tại trường Đại học Bách khoa - Đại học

Đà Nẵng. Băng thử thủy lực kiểu Froude
DPX3 có phạm vi đo công suất tối đa 200
mã lực và được trang bị hệ thống ghi nhận
dữ liệu, các cảm biến điện tử lắp đặt trên
băng thử và card chuyển đổi AD kiểu NI6009 để giao tiếp với máy tính, đồng thời
đồng hồ đo lực cơ khí nguyên thủy được
thay bằng bằng cảm biến lực, đồng hồ đo

Hình 3. Lắp đặt băng thử Froude và động
cơ SEAT System Porsche 021-A-2000
445


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
tốc độ chỉ thị kim được thay bằng bộ encoder AVL. Thiết bị cấp và đo tiêu hao nhiên liệu
AVL Fuel Balance 733S, thiết bị đo khí xả QRO 401. Động cơ thí nghiệm, đã tháo ly hợp,
được ghép nối với băng thử bằng một trục các-đăng.
Động cơ được thí nghiệm ở chế độ ổn định ở các chế độ làm việc như sau:
- Các giá trị góc đánh lửa đặt ban đầu khi động cơ dừng, là: 7 o (giá trị thiết kế của động
cơ thí nghiệm), 4 độ (muộn hơn 3 độ so với giá trị thiết kế của động cơ thí nghiệm), 10 o, 13 o,
16 o, 19 o, 22 o (là các giá trị sớm hơn so với giá trị thiết kế của động cơ thí nghiệm). Khi cần
thay đổi góc đánh lửa ban đầu sang giá trị mới, cần dừng động cơ và điều chỉnh hệ thống đánh
lửa.
- Độ mở bướm ga 30% và số vòng quay thay đổi 1200 đến 2600 v/ph; độ mở bướm ga
45% và số vòng quay thay đổi 1200 đến 3000 v/ph; độ mở bướm ga 60% và số vòng quay
thay đổi 1200 đến 3600 v/ph.
3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
3.1. Đánh giá ảnh hưởng của góc đánh lửa đến chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và phát thải ô
nhiễm của động cơ khi sử dụng Bu30
3.1.1. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

a. Công suất có ích N e
Hình 4 mô tả diễn biến công
suất động cơ theo tốc độ khi mở
bướm ga 30%. Công suất tăng khi
tăng góc đánh lửa so với góc đánh
lửa chuẩn (7o bTDC) và quy luật tăng
công suất này đạt đến giá trị cực đại
ở góc đánh lửa 16o, sau đó bắt đầu
giảm nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa.
Khi giảm góc đánh lửa thì công suất
động cơ giảm. Khi tăng góc đánh lửa
đối với động cơ sử dụng Bu30, áp
suất và nhiệt độ cháy cao nhất xuất
hiện gần với vị trí khoảng 10o ÷ 15o
sau điểm chết trên, quá trình cháy
tương đối kịp thời nên công suất
động cơ tăng so với góc đánh lửa
chuẩn và khi tăng đến góc đánh lửa
16o thì áp suất, nhiệt độ cháy xuất
hiện ngay vị trí khoảng 10o ÷ 15o sau
điểm chết trên, quá trình cháy kịp
thời, nhiệt lượng được lợi dụng tốt
nên công suất đạt giá trị cực đại. Nếu
tiếp tục tăng góc đánh lửa, hòa khí
được đốt cháy sớm và bốc cháy trước
điểm chết trên, không những làm cho
áp suất trong xy lanh tăng lên quá
sớm mà còn tăng áp suất lớn nhất khi
cháy, vì vậy làm tăng phần công cản
chuyển động piston đi lên điểm chết

trên nên công suất hữu ích giảm.

Hình 4. Diễn biến công suất theo tốc độ khi mở
bướm ga 30%, thay đổi góc đánh lửa

Hình 5. Diễn biến công suất theo tốc độ khi mở
bướm ga 45%, thay đổi góc đánh lửa

446


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Hình 5 mô tả diễn biến công suất động cơ theo tốc độ khi mở bướm ga 45%. Ở các chế
độ này, quy luật thay đổi công suất tương tự ở chế độ mở bướm ga 30%: công suất động cơ
tăng khi tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn (7o trước điểm chết trên vào cuối kỳ
nén) và công suất của động cơ tăng đến giá trị cực đại ở góc đánh lửa 16o, sau đó bắt đầu
giảm nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa, còn khi giảm góc đánh lửa thì công suất động cơ giảm.
Hình 6 mô tả diễn biến công suất
động cơ theo tốc độ khi mở bướm ga
60%. Ở các chế độ này, quy luật thay
đổi công suất tương tự ở chế độ mở
bướm ga 30%: công suất động cơ tăng
khi tăng góc đánh lửa so với góc đánh
lửa chuẩn (7o trước điểm chết trên vào
cuối kỳ nén), tuy nhiên và công suất của
động cơ tăng đến giá trị cực đại ở góc
đánh lửa 13o, sau đó bắt đầu giảm nếu
tiếp tục tăng góc đánh lửa, còn khi giảm
góc đánh lửa thì công suất động cơ
giảm. Ở mức mở bướm ga 60% này,

Hình 6. Diễn biến công suất theo tốc độ khi
lượng hòa khí nạp vào xy lanh tăng so
mở bướm ga 60%, thay đổi góc đánh lửa
với mức 30% và 45% nên làm tăng mật
độ phân tử hòa khí trong ly lanh, dẫn
đến tăng tốc độ lan tràn màng lửa, quá trình cháy diễn ra nhanh hơn, vì vậy công suất cực đại
phát ra ở góc đánh lửa nhỏ hơn so với chế độ 30%, 45% tải.
b. Mô men có ích M e

Hình 7. Diễn biến mô men theo tốc độ khi
mở bướm ga 30%, thay đổi góc đánh lửa

Hình 8. Diễn biến mô men theo tốc độ khi
mở bướm ga 45%, thay đổi góc đánh lửa

Hình 9. Diễn biến mô men theo tốc độ khi mở bướm ga 60%, thay đổi góc đánh lửa

447


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Các đồ thị trên Hình7, 8 và 9 mô tả diễn biến mô men hữu ích của động cơ theo tốc độ
khi mở bướm ga 30%, 45% và 60%. Các đồ thị cho thấy, tương tự như công suất động cơ, mô
men có ích của động cơ tăng khi tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn (7o trước điểm
chết trên vào cuối kỳ nén) và ngược lại mô men giảm khi giảm góc đánh lửa. Ở chế độ mở
bướm ga 30% và 45%, mô men có ích của động cơ tăng đến giá trị cực đại ở góc đánh lửa 16o
và bắt đầu giảm nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa. Ở mức mở bướm ga 60% thì mô men có ích
tăng đến giá trị cực đại ở góc đánh lửa 13o thì bắt đầu giảm nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa.
c. Suất tiêu hao nhiên liệu g e
Hình 10 mô tả diễn

biến suất tiêu hao nhiên
liệu có ích của động cơ
theo tốc độ khi mở bướm
ga 30%. Khi tăng góc đánh
lửa thì suất tiêu hao nhiên
liệu giảm và ngược lại khi
giảm góc đánh lửa thì suất
tiêu hao nhiên liệu tăng. Ở
mức mở bướm ga này, suất
tiêu hao nhiên liệu giảm
đến cực tiểu ở góc đánh
lửa 16o sau đó tăng dần trở
lại nếu tiếp tục tăng góc
đánh lửa. Điều này được
giải thích do khi tăng góc Hình 10. Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo tốc
độ khi mở bướm ga 30%, thay đổi góc đánh lửa
đánh lửa quá trình cháy
diễn ra tốt hơn, nhiệt lượng
tỏa ra được lợi dụng tốt nên làm giảm tiêu hao nhiên liệu và quá trình cháy của động cơ ở chế
độ 30% tải diễn ra tốt nhất ở góc đánh lửa 16o nên suất tiêu hao nhiên liệu đạt giá trị tốt nhất.
Còn khi giảm góc đánh lửa, quá trình cháy kéo dài trên đường thải, thậm chí là không cháy
kịp nên làm tăng suất tiêu hao nhiên liệu.
Hình 11 mô tả diễn
biến suất tiêu hao nhiên
liệu có ích của động cơ
theo tốc độ khi mở bướm
ga 45%. Ở mức ga này,
khi tăng góc đánh lửa của
động cơ thì suất tiêu hao
nhiên liệu giảm còn khi

giảm góc đánh lửa thì suất
tiêu hao nhiên liệu tăng và
ở chế độ tải 45%, suất tiêu
hao nhiên liệu cũng giảm
đến cực tiểu ở góc đánh
lửa 16o, sau đó tăng dần
trở lại nếu tiếp tục tăng
góc đánh lửa.

Hình 11. Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo tốc
độ khi mở bướm ga 45%, thay đổi góc đánh lửa

Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích của động cơ theo tốc độ khi mở bướm ga 60%
được mô tả trên Hình 12 Ở mức ga này, quy luật thay đổi suất tiêu hao nhiên liệu cũng tương
tự mức ga 30% và 45% là khi tăng góc đánh lửa thì suất tiêu hao nhiên liệu giảm, khi giảm
448


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
góc đánh lửa thì suất tiêu hao
nhiên liệu tăng; tuy nhiên khác ở
chỗ với mức ga 60% thì suất tiêu
hao nhiên liệu giảm đến cực tiểu
ở góc đánh lửa 13o sau đó tăng
dần trở lại nếu tiếp tục tăng góc
đánh lửa. Điều này được giải
thích do ở chế độ 60% tải, quá
trình cháy tốt nhất diễn ra ở góc
đánh lửa 13o.
3.1.2. Đánh giá phát thải

ô nhiễm
a. Nồng độ CO

Hình 12. Diễn biến suất tiêu hao nhiên liệu có ích theo
tốc độ khi mở bướm ga 60%, thay đổi góc đánh lửa

Nồng độ CO trong khí thải
của động cơ thí nghiệm ở mức
ga 30% được mô tả trên hình 13.
Ở mức ga này, nồng độ CO
giảm đến giá trị cực tiểu ở góc
đánh lửa khoảng 16o ÷ 19o độ và
bắt đầu tăng lại nếu tiếp tục tăng
góc đánh lửa. Khi tăng góc đánh
lửa, quá trình cháy tốt hơn,
nhiên liệu cháy triệt để hơn nên
hàm lượng CO trong khí thải
giảm. Tuy vậy, nếu góc đánh lửa
sớm quá, dẫn đến quá trình cháy
diễn ra trước xa điểm chết trên,
nhiệt độ cháy tăng cao gây ra
phản ứng phân giải sản phẩm Hình 13. Diễn biến phát thải CO theo tốc độ của động
cháy làm gia tăng nồng độ phát
cơ khi mở bướm ga 30%, thay đổi góc đánh lửa
thải CO, cụ thể ở đây là ở góc
đánh lửa 22o. Còn trường hợp đánh lửa muộn làm quá trình cháy kéo dài trên đường giãn nở,
áp suất, nhiệt độ cháy giảm, dẫn đến điều kiện cháy xấu đi, làm tăng khả năng cháy không
hoàn toàn, do đó tăng nồng độ phát thải CO (góc đánh lửa 4o).

Nồng độ CO trong khí thải

của động cơ thí nghiệm ở mức
ga 45% được mô tả trên hình 14.
Ở mức ga này, nồng độ CO
giảm đến giá trị cực tiểu ở góc
đánh lửa khoảng 16o và bắt đầu
tăng lại nếu tiếp tục tăng góc
đánh lửa.
Hình 14. Diễn biến phát thải CO theo tốc độ của động
cơ khi mở bướm ga 45%, thay đổi góc đánh lửa

449


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Nồng độ CO trong khí thải của
động cơ thí nghiệm ở mức ga 60%
được mô tả trên hình 15 Ở mức ga
này, nồng độ CO cũng giảm khi
tăng góc đánh lửa so với góc đánh
lửa chuẩn và giảm đến giá trị cực
tiểu ở góc đánh lửa 13o độ và bắt
đầu tăng lại nếu tiếp tục tăng góc
đánh lửa, còn khi giảm góc đánh lửa
thì nồng độ CO tăng. Quá trình cháy
của động cơ sử dụng nhiên liệu
Bu30 ở mức ga 60% diễn ra tốt nhất
ở góc đánh lửa 13o, còn việc đánh
lửa quá sớm hoặc quá muộn làm gia
tăng nồng độ CO trong khí thải
được giải thích như chế độ 30% tải.

Hình 15. Diễn biến phát thải CO theo tốc độ của
động cơ khi mở bướm ga 60%, thay đổi góc đánh
lửa

b. Nồng độ HC
Kết quả đo nồng độ HC trong
khí thải, trên Hình 16 cho thấy HC
giảm khi tăng góc đánh lửa so với
góc đánh lửa chuẩn và ngược lại khi
giảm góc đánh lửa thì nồng độ HC
tăng. Ở mức ga 30%, nồng độ HC
tương ứng góc đánh lửa thay đổi từ
13o ÷ 22o giảm rất nhỏ và gần như
tương đương nhau. Khi tăng góc
đánh lửa, nhiên liệu gần như cháy
hoàn toàn nên nồng độ HC giảm,
còn khi giảm góc đánh lửa, quá trình
cháy kéo dài trên đường giãn nở, áp
suất và nhiệt độ tại đây giảm, dẫn
đến có nhiều nhiên liệu cháy không
hoàn toàn làm tăng nồng độ HC
trong khí thải.

Hình 16. Diễn biến phát thải HC theo tốc độ của
động cơ khi mở bướm ga 30%, thay đổi góc đánh
lửa

Hình 17. Diễn biến phát thải HC theo tốc độ của động cơ khi mở bướm ga 45%, thay đổi
góc đánh lửa

450


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Kết quả đo nồng độ HC trong khí thải, trên hình 17 cho thấy HC giảm khi tăng góc
đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn, và ngược lại, khi giảm góc đánh lửa thì nồng độ HC tăng.
Ở mức ga 45%, nồng độ HC tương ứng góc đánh lửa thay đổi từ 16o ÷ 22o giảm rất nhỏ và
gần như tương đương nhau.
Kết quả đo nồng độ HC trong khí
thải, trên hình 18 cho thấy HC giảm khi
tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa
chuẩn và ngược lại khi giảm góc đánh
lửa thì nồng độ HC tăng. Ở mức ga
60%, nồng độ HC tương ứng góc đánh
lửa thay đổi từ 16o ÷ 22o giảm rất nhỏ
và gần như tương đương nhau. Điều
này được giải thích do khi tăng góc
đánh lửa, quá trình cháy tốt hơn, nhiên
liệu gần như cháy hoàn toàn nên nồng
độ HC giảm, còn khi giảm góc đánh
lửa, quá trình cháy kéo dài trên đường
giãn nở, áp suất và nhiệt độ tại đây
giảm, dẫn đến có nhiều nhiên liệu cháy
không hoàn toàn làm tăng nồng độ HC.

Hình 18. Diễn biến phát thải HC theo tốc độ
của động cơ khi mở bướm ga 60%, thay đổi
góc đánh lửa

3.2. Xác định góc đánh lửa hợp lý của động cơ khi sử dụng nhiên liệu Bu30

3.2.1. Mức mở bướm ga 30% và
số vòng quay 2350 vòng/phút
Kết quả trên hình 19 cho thấy ở
mức ga 30% và số vòng quay 2350
vòng/phút, động cơ sử dụng nhiên liệu
Bu30 đạt công suất cực đại và suất tiêu
hao nhiên liệu cực tiểu khi góc đánh lửa
sớm ban đầu là 16o.
3.2.2. Mức mở bướm ga 45% và
số vòng quay 2550 vòng/phút
Kết quả trên hình 20 cho thấy ở
Hình 19. Đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm ở vị trí
mức ga 45% và số vòng quay 2550
30% tải và số vòng quay 2350 vòng/ phút
vòng/phút, động cơ sử dụng nhiên liệu
Bu30 cũng đạt công suất cực đại và suất
tiêu hao nhiên liệu cực tiểu khi góc đánh lửa sớm ban đầu là 16o.

Hình 20. Đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm ở vị trí 45% tải và số vòng quay 2350 vòng/phút
451


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
3.2.3. Mức mở bướm ga 60% và số vòng quay 2950 vòng/phút

Hình 21. Đặc tính điều chỉnh đánh lửa sớm ở vị trí 60% tải
và số vòng quay 2950 vòng/ phút
Khác với các mức ga 30% và 45%, ở mức ga 60% và số vòng quay 2950 vòng/phút,
động cơ sử dụng nhiên liệu B30 đạt công suất cực đại và suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu khi
đặt góc đánh lửa sớm ban đầu là 13o, như trên hình 21.

4. KẾT LUẬN
Sự ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm đến tính năng kinh tế, kỹ thuật của động cơ SEAT
System Porsche 021-A-2000 lắp trên ô tô Seat Malaga 1.5 dùng hỗn hợp nhiên liệu Bu30, là
hỗn hợp 70% xăng RON92 và 30% butanol theo thể tích đã được nghiên cứu tại Trung tâm
nghiên cứu và ứng dụng năng lượng thay thế - Đại học Đà Nẵng. Kết quả nghiên cứu thực
nghiệm cho thấy các kết luận như sau:
Về tính năng kinh tế kỹ thuật:
- Khi tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn thì công suất có ích, mô men có ích
của động cơ tăng đến một giá trị nhất định rồi giảm trở lại nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa và ở
mỗi mức ga khác nhau sẽ có một giá trị góc đánh lửa mà công suất có ích, mô men có ích tăng
đến giá trị cực đại rồi sau đó giảm trở lại. Còn với suất tiêu hao nhiên liệu thì sẽ giảm đến một
giá trị nhất định rồi tăng trở lại, nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa và cũng có giá trị góc đánh lửa
khác nhau ở mỗi chế độ tải để đạt được suất tiêu hao nhiên liệu cực tiểu.
- Khi giảm góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn thì công suất có ích và mô men có
ích của động cơ giảm và ngược lại suất tiêu hao nhiên liệu lại tăng.
Về sự phát thải các chất ô nhiễm (CO và HC):
- Khi tăng góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn của động cơ thì nồng độ CO, HC
trong khí thải sẽ giảm đến một giá trị nhất định rồi tăng trở lại nếu tiếp tục tăng góc đánh lửa
và cũng có giá trị góc đánh lửa khác nhau ở mỗi mức ga để đạt được nồng độ CO, HC cực
tiểu.
- Khi giảm góc đánh lửa so với góc đánh lửa chuẩn của động cơ thì nồng độ CO, HC
trong khí thải lại tăng.
Về góc đánh lửa hợp lý:
Góc đánh lửa sớm hợp lý của động cơ thực nghiệm khi sử dụng nhiên liệu Bu30 ở các
mức ga 30%, 45% là 16o trước điểm chết trên và ở mức ga 60% là 13o trước điểm chết trên.

452


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Alcoholic Fuels. ISBN 0-8493-3944-8. 2006. CRC Press - Taylor & Francis Group.
[2] Rakopoulos DC, Rakopoulos CD, Hountalas DT, Kakaras EC, Giakoumis EG,
Papagiannakis RG. Investigation of the performance and emissions of bus engine
operating on butanol/diesel fuel blends. Fuel 2010;89:2781e90.
[3] Rakopoulos DC, Rakopoulos CD, Papagiannakis RG, Kyritsis DC. Combustion heat
release analysis of ethanol or n-butanol diesel fuel blends in heavy-duty DI diesel engine.
Fuel 2011;90:1855e67.
[4] Renhua Feng, Jianqin Fu, Jing Yang, Yi Wang, Yangtao Li, Banglin Deng, Jingping Liu,
Daming Zhang. Combustion and emissions study on motorcycle engine fueled with
butanol-gasoline blend. Renewable Energy, Volume 81, September 2015, Pages 113–122.
[5] Huỳnh Tấn Tiến, Trần Văn Nam, Nguyễn Đình Lâm, Đánh giá khả năng sử dụng Butanol
phối trộn vào xăng nhiên liệu, Tạp chí khoa học và công nghệ - Đại học Đà Nẵng, số
1(50).2012 trang 57-64, 2012.
THÔNG TIN CỦA TÁC GIẢ
1.

Huỳnh Tấn Tiến. Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Email: / Số điện thoại: 0983352119.

2.

Phan Minh Đức. Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Email: Số điện thoại: 0905093555.

3.

Trần Văn Nam. Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng.
Email: / Số điện thoại: 0913477045.

4.

Đặng Thế Anh. Trường Cao đẳng Công nghiệp Huế.
Email: / Số điện thoại: 0987660008.

453